[發明專利]基于動態區域劃分的雙模型車道線識別方法

無效

• 申請號: 201310099778.8
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103177246A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 齊志權;王寶鋒;馬國成
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;楊志兵

1.一種基于動態區域劃分的雙模型車道線識別方法，其特征是，它包括以下步驟：

步驟一、采集車輛前方環境原始圖像I；

車輛行駛過程中，通過安裝在車輛上前擋風玻璃下的圖像傳感器采集車輛前方行駛環境原始圖像I，并設原始圖像I左上角點為圖像坐標系原點，水平向右為x軸正方向，豎直向下為y軸正方向；

步驟二、對原始圖像I進行預處理，具體步驟包括：

2.1對原始圖像I進行灰度均衡化處理；

2.2采用二維空間中值濾波進行平滑處理；

2.3利用Canny算子進行邊界提取運算，得到二值化邊界圖像I_edge，其中，二值化邊界圖像I_edge中邊界像素值為1，非邊界像素值為0；

2.4利用B₁模板對二值化邊界圖像I_edge進行腐蝕、膨脹處理，B₂模板對B₁模板處理后的結果再次進行腐蝕、膨脹處理，得到二值化邊界圖像I_e-i；所用模板B₁、B₂分別為：

B1=000111000,]]>B2=010010010]]>

2.5利用B₃模板對二值化邊界圖像I_e-i進行腐蝕、膨脹處理得到二值化邊界圖像I_left；利用B₄模板對二值化邊界圖像I_edge進行腐蝕、膨脹處理得到二值化邊界圖像I_right；所用模板B₃、B₄分別為：

B3=001010100,]]>B4=100010001]]>

2.6對二值化邊界圖像I_right和I_left進行疊加得到預處理完成的邊界圖像，即：I_f=I_right∪I_left；

步驟三、規劃車道線識別區域，獲得僅含車道線識別區域信息的邊界圖像I_p，具體步驟如下：

3.1設一條平行于x軸，其y坐標為v的消失線；

3.2創建車道線識別區域規劃的模板圖像I_filter；

利用圖像傳感器內外部參數進行投影變換，以車輛坐標系原點為基準，將橫向-b～+b米，縱向+b～v米的閉合區域確定為圖像中車道線識別區域，即創建車道線識別區域規劃的模板圖像I_filter，其中，模板圖像I_filter圖像尺寸和原始圖像I一致，區域內像素值為1，區域外像素值為0；

3.3獲得僅含車道線識別區域信息的邊界圖像I_p，具體求解方法：

I_p=I_filter·I_f

步驟四、對僅含車道線識別區域信息的邊界圖像I_p進行分區，具體步驟如下：

4.1對僅含車道線識別區域信息的邊界圖像I_p進行橫向分區，分區的分界線采用步驟6.3確定的前幀道路圖像各分區車道線中線檢測結果l_ci，總體上分為左車道線候選邊界圖像和右車道線候選邊界圖像，對于初始幀分界線l_ci則為圖像中心線；

4.2對車道線識別區域進行縱向總體分區；

將步驟3.2中車道線識別區域下邊界到車輛前方距離M米處的圖像區域為定義車道線檢測有效區；將車輛前方距離M米處到車道線識別區域上邊界的圖像區域定義為車道線檢測無效區；

4.3在4.2的基礎上對左右車道檢測有效區進行細化分區；

將左右車道線檢測有效區由上而下按遞增等比數列細分為N個帶狀區域；因此自下而上，從左到右得到2N個子區域：左1區至左N區、右1區至右N區；如果是第一幀圖像則各子區域橫向范圍為從分界線到車道線檢測有效區橫向邊界；如果不是第一幀圖像，則橫向范圍繼承前一幀圖像調整后的橫向范圍；

步驟五、利用Hough變換分別依次對左1區到左N區，右1區到右N區進行直線簇的識別；如果某一子區域內檢測結果為空，則利用上下相鄰子區域的直線簇檢測結果的延伸確定本子區域的直線簇位置；

步驟六、分析步驟五所得的各子區域內候選直線幾何特征確定車道線內邊線；

6.1對各子區域內檢測到的直線簇進行逆透視變換，獲得其在俯視圖中位置；

6.2對同一橫行中左子區域內變換后的直線簇和右子區域內變換后的直線簇進行距離和平行度分析，將滿足設定距離和平行度的直線簇確定為子區域內的車道線候選直線；并根據車道線候選直線對下一幀使用的子區域的橫向范圍進行重新調整，作為下一幀規劃；對每個子區域調整的方法為：

求出當前子區域車道線候選直線與所在子區域上下邊界交點，找出所述車道線候選直線與所在子區域上邊界最內側交點和下邊界最外側交點，以靠近車道線中線檢測結果l_ci為內側，遠離車道線中線檢測結果l_ci為外側，將車道線候選直線與所在子區域上邊界最內側交點的橫坐標向內延伸，延伸寬度為車道線候選直線與所在子區域上邊界的截斷寬度，車道線候選直線與所在子區域下邊界最外側交點的橫坐標向外延伸，延伸寬度為車道線候選直線與所在子區域下邊界的截斷寬度，確定出兩個點的橫坐標之間的橫向范圍即為調整后的結果；

6.3對每一橫行的車道線候選直線進行橫向位置分析，最終確定距離最近的兩條直線為該橫行中車道線左側內邊線l_li和車道線右側內邊線l_ri，i∈{1…N}，然后根據車道線左側內邊線l_li和車道線右側內邊線l_ri，求出各區的中線l_ci，作為下一幀橫向分區的分界線；

步驟七、將各子區域劃分為直線區和曲線區，具體包括：

7.1利用6.3得到的各橫行的車道線左側內邊線l_li和車道線右側內邊線l_ri求交點，記為各橫行車道線在圖像中的消失點P_i，i∈{1…N}；

7.2對消失點進行橫向分布分析，首先設定橫向偏移門限值為T，然后根據相鄰消失點橫向偏移量和門限值T進行比較，找到偏移量大于門限值T的所有相鄰消失點，以這些相鄰消失點中編號最小的消失點所屬子區域下邊界為分界，其上至消失線為曲線區，以下為直線區；如果全部小于門限值T，則只有一個直線區；

步驟八、左右車道線重構；

在直線區，采用直線模型對各區車道線檢測結果進行擬合；在曲線區，采用3次B樣條曲線進行車道線重構。